莒山煤礦3號煤層綜放工作面乳化液泵站分析

韓康康

(山西蘭花集團 莒山煤礦有限公司， 山西 晉城 048027)

0 引言

乳化液泵是為綜采工作面液壓支架提供壓力的關(guān)鍵裝備，其泵站壓力和流量直接決定工作面支架的初撐力，而工作面支架初撐力對支架工作阻力和支護效果有重要影響[1-4]。研究表明，當(dāng)支架初撐力較小時,來壓期間支架支護阻力也相應(yīng)較小，容易造成煤壁片幫、工作面頂板冒落及頂板臺階下沉而損壞支架等事故，對工作面安全生產(chǎn)造成嚴重影響。因此,乳化液泵站的選擇對工作面安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。本文以莒山煤礦3號煤層f3101工作面為工程背景，根據(jù)工作面液壓支架實際選型情況對乳化液泵站主要技術(shù)參數(shù)進行分析，并確定了合理的乳化液泵站參數(shù)，以保證工作面液壓支架所需的正常供液要求。

1 工作面液壓支架主要技術(shù)參數(shù)

莒山煤礦的f3101工作面設(shè)計長度為150 m，其工作面所采煤層為山西組下部3號煤層，煤層厚5.50～8.15 m，平均厚6.18 m。采用綜采放頂煤工藝回采，其中采為2.00～2.5 m，放為3.50～5.65 m，端頭不放煤。工作面采用100架ZF4800/17/28型四柱支撐掩護式放頂煤液壓支架，主要技術(shù)參數(shù)如下：

支架高度/m

1.7～2.8

工作阻力/kN

4 800(41.3 MPa)

初撐力/kN

3 660(31.5 MPa)

中心距/mm

1 500

立柱內(nèi)徑/mm

φ200

支護強度/MPa

0.64～0.71

支架中心距/mm

1 500

支架控制方式

手動控制

基于上述液壓支架的技術(shù)參數(shù)及使用情況，乳化液泵站主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)滿足工作面100架正常用液要求。

2 乳化液泵站壓力分析

1) 根據(jù)液壓支架初撐力要求分析。乳化液泵站壓力為:

(1)

(2)

式中:α為立柱傾斜角度取5 °；

(3)

式中：PL為確定的拉架力，N，取235 kN；D1為推拉油缸缸徑，m,取0.10 m。

3) 根據(jù)液壓支架采用的推拉方式確定推溜力，乳化液泵站壓力P?b為：

(4)

式中：PT為確定的推溜力，N，取163 kN；d為推拉油缸活塞桿直徑，m，取0.065 m。

代入各參數(shù)計算得P?b=30.88 MPa。

取上述計算的壓力最大者，考慮壓力損失，得到乳化液泵站壓力為：

(5)

式中:K為壓力損失系數(shù)，取1.01。

將K=1.01代入式(5),得Pb=31.19 MPa，即乳化液泵站壓力不低于31.19 MPa。

3 乳化液泵站流量分析

乳化液泵站流量應(yīng)滿足液壓支架移架速度不小于采煤機的牽引速度，保證工作面安全生產(chǎn)和正常接續(xù)，即：

v≥vq

(6)

式中：vq為采煤機工作牽引速度，m/min；v為支架的移架速度，按式(7)計算。

(7)

式中：A為一臺支架支護寬度，一般為2.4 m；t為移架時間，t=t1+t2，t1為降架、移架、升降的動作時間，即供液時間，與移架千斤頂、立柱、調(diào)架千斤頂?shù)母讖胶托谐碳叭榛罕谜镜牧髁坑嘘P(guān)。t1按式(8)計算,t2為操作調(diào)整時間，取0.2 min/架。

(8)

即有：

(9)

4 乳化液泵站選型

乳化液泵站內(nèi)設(shè)備布置方式為2泵1箱，其中1用1備。經(jīng)分析計算可知，泵站壓力不低于31.19 MPa，流量不低于312.4 L/min，工作面使用的BRW400/31.5型乳化液泵可滿足安全生產(chǎn)要求。BRW400/31.5型乳化液泵主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 乳化液泵技術(shù)參數(shù)

5 應(yīng)用效果

BRW400/31.5型乳化液泵已用于f3101綜放工作面,在工作面回采期間液壓支架初撐力基本達到規(guī)定的要求,來壓期間支架整體工作效果良好,未出現(xiàn)大范圍片幫壓架和冒頂事故,充分表明乳化液泵站壓力及流量可滿足工作面支架的正常工作要求。

6 結(jié)論

針對莒山礦f3101綜放工作面液壓支架的實際型號和技術(shù)參數(shù),通過理論計算分析了乳化液泵站的壓力和流量,在此基礎(chǔ)上確定了乳化液泵站的主要技術(shù)參數(shù),給出了選型方案, 并進行了工程實踐，為工作面液壓支架正常作業(yè)和安全生產(chǎn)提供了技術(shù)保障。